Разработка методов формообразования производящей поверхности червячных фрез и долбяков тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.03.01, кандидат технических наук Хисамутдинов, Равиль Миргалимович

• Хисамутдинов, Равиль Миргалимович
• кандидат технических наук
• 2005

Оглавление диссертации кандидат технических наук Хисамутдинов, Равиль Миргалимович

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ СОКРАЩЕНИЙ ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ МЕТОДОВ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ФОРМООБРАЗОВАНИЯ ПРИ ЗУБООБРАБОТКЕ

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ФОРМООБРАЗОВАНИЯ СБОРНЫХ ЧЕРВЯЧНЫХ ФРЕЗ И АНАЛИЗ ИХ ЭФФЕКТИВНОСТИ

2.1 Метод формообразования сборных червячных фрез при обработке в технологических корпусах в положении «в червяке»

2.2 Метод формообразования производящей поверхности сборной червячной фрезы аппроксимацией кривой профиля режущего зуба фрезы стандартными твердосплавными режущими пластинами различной формы

2.2.1 Аппроксимирующие параметры кривой профиля режущего инструмента

2.2.2 Замена кривой производящей поверхности червячной фрезы ломаной линией, состоящей из отрезков одинаковой длины

2.2.3 Замена кривой производящей поверхности червячной фрезы ломаной линией, состоящей из отрезков различной формы и размеров

2.2.4 Расчет аппроксимирующих параметров образующей профиля режущего зуба червячной фрезы

2.2.5 Выводы по главе

1.1 Теоретический обзор

1.2 Цели и задачи диссертационной работы

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА МЕТОДА, ПОВЫШАЮЩЕГО ТОЧНОСТЬ И СТОЙКОСТЬ ЗУБОРЕЗНОГО ИНСТРУМЕНТА ПРИ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКЕ НА ОСНОВЕ СРЕДСТВ ЧИСЛЕННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ ФОРМООБРАЗОВАНИЯ

3.1 Специфика инженерного подхода в проектировании режущего инструмента

3.2 Численное моделирование поверхности детали и режущего инструмента.

3.3 Основные принципы построения численного моделирования

3.4 Построение параметрического кубического сплайна одной переменной

3.5 Моделирование поверхностей при обработке резанием с помощью сплайнов двух переменных

3.6 Формирование системы сечений и расчет параметров точки пересечения линии сечения исходной поверхности и линии формообразования

3.7 Система параметров, определяющих относительное расположение инструмента и детали.

3.8 Численное моделирование поверхности зубьев инструмента

3.9 Разработка методики, численного моделирования режущих кромок зуборезного инструмента

3.10 Выводы по главе

ГЛАВА 4. ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА ЗУБОШЛИФОВАНИЯ ИНСТРУМЕНТА НА ОСНОВЕ СРЕДСТВ ЧИСЛЕННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ С ЦЕЛЬЮ УМЕНЬШЕНИЯ ВЕЛИЧИНЫ ПОДРЕЗАНИЯ НОЖКИ ЗУБА ШЕСТЕРНИ

4.1Решение задачи оптимизации формообразования долбяка -158 4.2Решение задачи оптимизации при задании поверхности детали с

4.3 Ориентация шлифовального круга относительно долбяка на зубошлифовальном станке SRS 400 фирмы "Hürth"

4.4 Определение положения межосевого перпендикуляра

4.7 Определение радиуса граничной точки профиля зуба колеса помощью сплайна двух переменных

4.5 Описание произвольной поверхности круга

4.6 Описание процесса движения обкаточного кулака

4.8 Выводы по главе

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка методов формообразования производящей поверхности червячных фрез и долбяков»

Для того, чтобы продукция была конкурентоспособна, необходимо ^ обеспечить ее высокое качество, которое в существенной степени зависит от точности обработки резанием как в основном, так и в инструментальном производстве.

Применение сложных кинематических схем формообразования, нетрадиционных вариантов обработки предъявляет все более высокие требования к строгости и универсальности методов исследования процесса ^ формирования поверхности детали режущими инструментами. Развитие теоретических основ формообразования позволит не только дать решение актуальных производственных задач, но и создать перспективные оптимизационные модели процесса, а также синтезировать новые методы формирования поверхности детали при обработке резанием.

В предлагаемой работе в целях оптимизации процессов изготовления * зуборезного инструмента приведены методы решения задач формообразования при обработке резанием, в том числе метод численного моделирования формообразования, который основан на взаимодействии исходной поверхности и линии формообразования. Разработана методика расчета координат узловой точки сопряженной поверхности, как экстремального положения точки пересечения исходной поверхности и линии формообразования. Указанная экстремальная задача решается путем многопараметрической оптимизации. Численное моделирование поверхности детали и производящей поверхности инструмента производится с помощью двух семейств координатных линий, описанных параметрическими сплайнами, или сплайна двух переменных.

Модель построена для обобщенной схемы относительного расположения инструмента и детали, к которой можно свести большинство вариантов обработки деталей на металлорежущих станках. Предлагаемый численный метод решения задач формообразования применим для червячных фрез и долбяков. Принципиальной особенностью разработанной модели является то, что поверхность детали и производящая поверхность, как правило, имеют строгие границы, конфигурация которых будет зависеть от конструкции реальной детали, или инструмента, а также от технологического варианта обработки.

Эффективная работа машиностроительных предприятий в условиях рыночной экономики возможна при успешном решении широкого круга задач, связанных с освоением в кратчайшие сроки новых видов продукции при относительно небольших затратах на технологическую подготовку производства.

Применение компьютерного моделирования обработки деталей в существенной степени позволяет сократить затраты времени и средств за счёт: сокращения времени на проектирование деталей; исключения доводочных операций; исключения брака при изготовлении деталей. При компьютерном моделировании обработки детали мы можем наблюдать результат выполнения той или иной операции, не выполняя её непосредственно на станке. Соответственно, можем своевременно принять решение, необходимое для исключения брака. Также компьютерное моделирование обработки детали позволяет исключить длительные расчёты и при задании необходимых исходных данных позволяет быстро получить точные параметры наладки оборудования.

Заключение диссертации по теме «Технологии и оборудование механической и физико-технической обработки», Хисамутдинов, Равиль Миргалимович

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ:

1. Разработана методика и получены расчетные формулы, графики, позволяющие определять размеры и число режущих пластин, аппроксимировать образующую кривую профиля режущего зуба червячной фрезы как прямоугольными и треугольными, так и радиусными твердосплавными режущими пластинами, т. е. фрезеровать трапецеидальные пазы в дисках ГТД за одну операцию и в пределах отклонений, 'заданных рабочим чертежом, что позволит уменьшить потребность в дорогостоящих протяжках, снизить стоимость выпускаемых компрессорных и турбинных дисков ГТД и, следовательно, повысить конкурентоспособность предприятия;

2. Разработан численный метод моделирования инструмента, предоставляющего возможность оптимизировать условия формообразования его рабочих поверхностей на разных стадиях технологического процесса в инструментальном производстве, увеличить количество переточек инструмента, снизить себестоимость и повысить конкурентоспособность готового изделия.

3. Приведена блок-схема для автоматизации расчета параметров точки пересечения линии формообразования и линии сечения.

4. Разработана система параметров, определяющих относительное расположение инструмента и детали для обобщенной схемы, к которой может быть'сведено большинство вариантов обработки деталей на металлорежущих станках.

5. На основе численного моделирования разработан метод оптимизации процессов формообразования при зубообработке с целью уменьшения величины подрезания ножки зуба шестерни .

6. Разработаны-алгоритмы автоматизации расчетов и проектирования при формообразовании червячных фрез и долбяков, управляющая программа для станка с ЧПУ в целях сокращения сроков подготовки производства.

Научная новизна работы заключается в совокупности научно обоснованных технических решений по формообразованию производящей поверхности червячных фрез и долбяков для повышения их стойкости и точности, а также в математическом моделировании процессов формообразования и разработке программ для автоматизации расчетов: разработан эффективный метод формообразования производящей поверхности сборных червячных фрез в технологических корпусах в положении «в червяке»;

- разработан и предложен метод определения аппроксимирующих параметров, получены расчетные формулы, позволяющие заменить кривую профиля режущего зуба червячной фрезы твердосплавными пластинами, имеющими прямолинейные и радиусные производящие поверхности;

- разработан метод численного моделирования производящей поверхности зуборезного инструмента (процессов взаимодействия производящей поверхности с поверхностью детали), что позволяет повысить эффективность формообразования его рабочих поверхностей на разных стадиях технологического процесса в инструментальном производстве;

- разработаны алгоритмы автоматизации расчетов и проектирования программы расчетов на ЭВМ производящей поверхности и режущей кромки зуборезного инструмента.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Хисамутдинов, Равиль Миргалимович, 2005 год

1. Аршинов В.А., Алексеев Г.А. Резание металлов и режущий инструмент. М.: Машиностроение, 1976. 440 с.

2. Иноземцев Г.Г. Проектирование металлорежущих инструментов. М.: Машиностроение, 1984.271 с.

3. Лопадзе Т.Н. Прочность и износостойкость режущего инструмента. М.: Машиностроение, 1982. 320 с.

4. Чемборисов H.A., Юнусов Ф.С. Повышение эффективности инструмента для обработки сложных поверхностей на базе математического моделирования. Казань: Изд-во Казанского государственный технического университета, 1998. 179 с.

5. Юнусов Ф.С., Хисамутдинов P.M. Эффективность применения фрез сборных конструкций.// Вестник КГТУ им. А.Н. Туполева. 2002.№4. с 3-5.

6. Изготовление основных деталей и узлов авиадвигателей /М.И. Евстегнеев, И.А. Морозов, A.B. Подзей и др. М.: Машиностроение. 1964. 456 с.

7. Егоров М.Е., Дементьев В.Н., Дмитриев В.Л. Технология машиностроения. М.: Высшая школа. 1976. 534 с.

8. Юнусов Ф.С. Формообразование сложнопрофильных поверхностей шлифованием. М.: Машиностроение. 1987. 246 с.

9. Аппроксимирующие параметры кривой профиля режущего зуба червячной фрезы/ Ф.С. Юнусов, P.M. Хисамутдинов, Ш.М. Ягафаров, М.М. Ягафаров// Вестник КГТУ им. А.Н. Туполева 2003. №1. с 12-17.

10. Аппроксимация кривой, образующей профиль режущего зуба червячной фрезы, ломаной линией//Ф.С. Юнусов, P.M. Хисамутдинов, Ш.М. Ягафаров, М.М. Ягафаров// Вестник машиностроения. 2003 .№9.с 53-57

11. П.Юнусов Ф.С., Хисамутдинов P.M. и др. Расчет аппроксимирующих параметров образующей профиля режущего зуба фрезы// Вестник машиностроения. 2004.№8 с 44-48.

12. Матюшин В.М. Зубодолбление. М.: Машгиз, 1953. - 183 с.

13. Семенченко И.И., Матюшин В.М., Сахаров Г.Н. Проектирование металлорежущих инструментов. М.: Машгиз. 1962. - 952 с.

14. И.Сморкалов Н.В. Формирование поверхности детали при переходе от дискретного моделирования к непрерывному // СТИН.-2003.-№1 -С.33-36.

15. Литвин Ф.Л. Теория зубчатых зацеплений. М.: Наука, 1968. - 584 с.

16. Лашнев С.И., Борисов А.Н. Метод дискретного представления поверхностей при решении на ЭВМ задач формообразования // В кн. Резание и инструмент. Харьков, Вища школа, выпуск 33, 1985.- С. 6976.

17. Сморкалов Н.В. Универсальное описание технологически выгодных исходных инструментальных поверхностей // Наука-производству: Тез. докл. Республ. науч.-техн. конф. КамАЗ-КамПИ. Набережные Челны: КамПИ, 1990. - С. 24.

18. Сахаров Г.Н., Сморкалов Н.В. Шлифование зубьев долбяков абразивным червяком // Прогрессивные технологические процессы в инструментальном производстве. М.: ЦП НТО МАШПРОМ, 1979. - С. 75-80.

19. Сморкалов Н.В. Моделирование поверхностей при обработке резанием с помощью сплайнов двух переменных // СТИН. 2002. - № 6. - С. 3032.

20. Гречишников В.А., Сморкалов Н.В. Численная модель формирования поверхности детали при механической обработке // СТИН. 2001. - № 11.-С. 12-13.

21. Банди Б. Методы оптимизации. Вводный курс: Пер. с англ. М.: Радио и связь, 1988. - 128 с.

22. Завьялов Ю.С., Квасов Б.И., Мирошниченко B.JI. Методы сплайн -функций. М.: Наука, 1980. - 352 с.

23. Лашнев С.И., Юликов М.И. Расчет и конструирование металлорежущих инструментов с применением ЭВМ. М.: Машиностроение, 1975. - 391 с.

24. Литвин Ф.Л. Теория зубчатых зацеплений. М.: Наука, 1968. - 584 с.

25. Люкшин B.C. Теория винтовых поверхностей в проектировании режущих инструментов. М.: Машиностроение, 1968. - 371 с.

26. Юнусов Ф.С., Хисамутдинов P.M., Сморкалов Н.В., Головко А.Н. Моделирование формирования задней поверхности зубьев долбяков шлифованием //Вестник КГТУ им.А.Н.Туполева, 2004-№1

27. Сморкалов Н.В. Формирование поверхности детали при переходе от дискретного моделирования к непрерывному // СТИН. 2003. - № 1. -С. 33-36.

28. Хамидуллин И.Ю., Колтунов В.И., Сморкалов Н.В. Применение средств численного моделирования при подготовке производства // НТО.-2001.-№2.-С. 14.

29. Шевелева Г.И. Алгоритм численного расчета обрабатываемой поверхности // Станки и инструмент. 1969. - № 8. - С. 17-20.

30. Шевелева Г.И., Боголюбов A.B. Алгоритм численного моделирования процесса обкатки зубчатой детали с рейкой // Известия ВУЗов. 1984. -№ Ю.-С. 44-47.

31. Щуров И.А. Расчет инструмента и точности обработки на основе дискретной твердотельной модели // СТИН. 2001. - № 6. - С. 7-13.

32. Юнусов Ф.С., Чемборисов H.A., Петров С.М. Компьютерная модель процесса обработки винтовой поверхности детали дисковым инструментом // Вестник КГТУ им. А.Н. Туполева.- 1996. № 4. - С.13.17.

33. Юликов М.И., Горбунов Б.И., Колесов Н.В. Проектирование и производство режущего инструмента. М.: Машиностроение, 1987.296 с.

34. Волков А.Э. Компьютерное моделирование процессов формообразования поверхностей резанием // Конструкторскотехнологическая информатика 2000: Сб. трудов IV межд. конгресса. - М.: Изд-во «СТАНКИН»,2000. - Т.1 -С.122-126.

35. Гречишников В.А. Профилирование инструмента для обработки винтовой поверхности детали по методу совмещенных сечений.-М.: Изд-во Мосстанкин: 1979. 25с.

36. Хандожко A.B. Совершенствование автоматизированного проектирования инструментов // Конструкторско-технологическая информатика 2000: Сб. трудов IV междунар.конгресса. — М.: Изд-во «Станкин», 2000.-Т.2.-С.240-242.

37. Хисамутдинов P.M. Определение радиуса граничной точки профиля зуба колеса с целью уменьшения подрезания ножки зуба . // Вестник машиностроения. 2005. № 7 . с 26-28.

38. Калашников-Б.Н.«Производство зубчатых колес»/Справочник: М, Изд.-во «Мысль», 1990 г.